Расчет конструкции дорожной одежды на участке уширения

Расчет ведем послойно с двух сторон начиная, с подстилающего грунта. Схема расчета представлена на рисунке 2.6

                                                                                   D

                                                                                        Еобщ=184 мПа

 

                                                                                      

 

                                                                            Е ^щебня = 800                  12

                                                                                  

                                                                                                Е ^{гр обр} = 600                  30

                                                                                                Е ^пес = 120                     20

                                                                                                 E ^гр = 39

                                                                                                          

Рисунок 2.6 - Схема расчета конструкции

 

Общий модуль упругости песчаного слоя

 

= =0,325; ;

 

Е общ пес=120*0,58=70,0 мПа;

Теперь расчет ведем сверху вниз:

 

= =0,23; ;

Е =Е =2400*0,17=136 мПа;

 

Находим необходимую толщину слоя из грунта обработанного комплексным вяжущим:

 

= =0,227; = =0,116;

0,39; =37*0,39=14 см.

 

Толщина слоя составляет 14 см.

2.7 Расчет конструкции первого варианта по условиям сдвигоустойчивости

В грунте

Действующие активные напряжения в грунте определяются по формуле:

 

Т= *Р;                   (16)

 

где  - активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки; постоянные данные в грунте С =0,068 мПа; ст=25 ; дин=9о, Р - расчетное давление колеса на покрытие.

Для определения  предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели, как в пункте 2.5

Е = = 451 мПа,

 

;

= =2,11;

 

=0,0159; Т=0,0159*0,6=0,009 мПа;

Предельное активное напряжение сдвига

 

Т =        (17)

 

где сN - сцепление в грунте (в песке) земляного полотна, мПа; kд - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания, kд =1 /3/;. Zоп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, zоп =78 см; gср - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см3;

jст - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки.

Т = 0,019 мПа;

 

К = ;        (18)

 

К = что больше =0,94; следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условиям прочности на сдвиг.

В песке

С =0,002 мПа; ст=27 ; дин=32о

Общий модуль упругости конструкции

Е == =565 мПа,

; = =1,568;

=0,0145; Т=0,0145*0,6=0,008 мПа;

Предельное активное напряжение сдвига:

Т =0,002*4+0,1*0,002*58* tg 32=0,056 мПа

К = ; что больше =0,94; следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условиям прочности на сдвиг.

2.8 Расчет конструкции второго варианта по условиям сдвигоустойчивости

 

В грунте

Действующие активные напряжения в грунте определяются по формуле:

С ст =0,068 мПа; С дин =0,012 мПа; ст=25 ; дин=9о постоянные данные

Е = =462 мПа,

; = =1,73;

=0,0175; Т=0,0175*0,6=0,0107 мПа;

Предельное активное напряжение сдвига

Т =0,012*1+0,1*0,002*64* tg25=0,019 мПа;

К = , что больше =0,94 - следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условиям прочности на сдвиг.

В песке

С =0,002 мПа; ст=27 ; дин=32о

Общий модуль упругости конструкции

Е = =765 мПа,

; = =0,919;

=0,026; Т=0,026*0,6=0,0156 мПа;

Предельное активное напряжение сдвига

Т =0,002*4+0,1*0,002*58*tg32=0,016 мПа

К = ; что больше =0,94; следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условиям прочности на сдвиг.

 

2.9 Выбор варианта конструкции на участке уширения

 

Дорожная одежда является наиболее важной и капиталоемкой конструкцией автомобильной дороги. Затраты на устройство дорожной одежды, составляют 40-70 % сметной стоимости строительства. По этому обоснование принятых конструкций дорожной одежды является важной задачей и должна производится с достаточной степенью точности в зависимости от уровня планирования или стадии проектирования.

Выбор варианта конструкции на участке уширения производим при условии наиболее выгодной (дешевой) конструкции.

(Первый вариант представляет собой: щебень и грунт, обработанный вязким битумом, песок; Второй вариант: черный щебень, грунт, обработанный комплексным вяжущим, песок.)Для этого подсчитываем объемы двух вариантов слоев на 1000 м2.

По средним сметным ценам стоимость этой конструкции равна 581 170. По средним сметным ценам стоимость этой конструкции равна 581 170 руб.

Технико-экономическое сравнение вариантов дорожной одежды произведено по стоимости строительства 1000 м2 дорожной одежды, которая составила для первого варианта 581 170 р., для второго - 590 175 р., для третьего варианта - 580 268 р., для четвертого - 814 404 р. Для проектирования принимается конструкция 3.

Экономия по стоимости материалов в этом случае составит по итогам сравнения (с вариантом 2) как минимум 234 136 р.

2.10 Проверка морозостойкости дорожной одежды выбранного варианта

 

Глубина промерзания определяется по формуле:

 

 (19)

 

где - средняя глубина промерзания для данного района, устанавливается при помощи карт изолиний: ź пр =2,2*1,36=3 м;

Величина морозного пучения определяется по формуле:

 

 (20)

 

где - величина морозного пучения при осредненных условиях, в зависимости от толщины дорожной одежды,

- коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод, -=0,53 /6/;

- коэффициент зависит от степени уплотнения рабочего слоя =1,0 /6/;

-коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки =1,3 /6/;

- коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции, зависящий от глубины промерзания =0,9 /6/;

- коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта =1,1;

Необходимым условием морозоустойчивости конструкции является:

Lпуч ≤ Lдоп                                                                             (21)

 

где Lпуч - величина морозного пучения при осредненных условиях, в зависимости от толщины дорожной одежды,

Lдоп - величина морозного допустимого пучения, Lдоп= 4 см /6/;

 

= *(а + б ( -с))  (22)

 

а=1,08; б=0,08; с=2,5 при 2,5< <3,0;

=5,2*(1,08+0,08*(3-2,5)=5,8 м,

≈4,0 см, =4,0 см, что допустимо и не требует устройства дренажа.